Реферат: Процесс построения опоры для линии электропередачи в условиях ветрености необходимые качества

Содержание

1. Расчёт проводов ЛЭП на прочность

1.1 Постановка задачи и исходные данные

1.2 Определение характеристик провода

1.3 Определение расчётной нагрузки для каждого режима

1.4 Вычисление длины критических пролётов

1.5 Расчёт кривых провисания провода

2. Расчёт опоры ЛЭП

2.1 Постановка задачи и исходные данные

2.2 Расчёт ветровой нагрузки, действующей на опору

2.3 Определение усилий в стержнях фермы

2.4 Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы

1. Расчёт проводов ЛЭП на прочность

1.1 Постановка задачи и исходные данные

Цель курсового проекта: Спроектировать линию электропередачи (ЛЭП) и рассчитать для неё опоры при заданном ветровом районе по гололёду.

Для заданной линии ЛЭП необходимо определить нагрузки, действующие на провод для трёх расчётных режимов, напряжения в проводе, стрелу провеса, величину наибольшего провисания и её координаты, первоначальную длину провеса.

Построить кривые провисания проводов.

При расчёте принято:

длина пролёта l = 300 м;

разность уровней точек подвеса h = 35 м;

марка провода по ГОСТ 839-59 — АС-400;

район по гололёду — IV;

район по ветру — VI;

температура, при которой подвешен провод Т0= 0°С;

среднегодовая температура TIII = 0°С;

минимальная температура TI = — 40°С;

коэффициент скоростного напора k = 1.

1.2 Определение характеристик провода

Площадь сечения провода F = 493,3 мм2.

Расчётный диаметр провода d = 29 мм.

Расчётный вес провода qп = 1,840 даН/м.

Модуль упругости материала Е = 8900 даН/мм2.

Коэффициент температурного линейного расширения /> град-1.

1.3 Определение расчётной нагрузки для каждого режима

1.3.1 I режим — минимальной температуры (TI = — 40°С; гололёд и ветер отсутствуют). Интенсивность нагрузки от собственного веса для провода марки АС-300 по ГОСТ 839-59

/> даН/м

Удельная нагрузка

/>

1.3.2 II режим — максимальной нагрузки (TII = — 5°С; гололёд и ветер)

Толщина стенки гололёда b = 20 мм (IV район).

Скоростной напор ветра /> даН/м2 (I район; при наличии гололёда скоростной напор принимается равным 25% от нормативного qн).

Удельный вес льда провода

/>.

Интенсивность нагрузки от гололёда:

/> даН/м.

Интенсивность нагрузки от давления ветра:

/> даН/м

(Здесь с = 1,2 — аэродинамический коэффициент).

Суммарная интенсивность нагрузки:

/> даН/м.

Удельная нагрузка

/>

1.3.3 III режим — среднегодовой температуры (TI = 0°С; гололёд и ветер отсутствуют).

Как и для I режима:

/> даН/м; />.

Вычисленные нагрузки и допускаемые напряжения для трёх режимов сведены в таблицу.

Расчётный режим

Допускаемые напряжения, даН/мм2

Температура Т, °С

Интенсивность нагрузки, даН/м

Удельная нагрузка, />

I

II

III

11,5

13,0

7,75

40

5

1,840

4,82

1,840

0,00372

0,00977

0,00372

1.4 Вычисление длины критических пролётов

Длину критических пролётов вычисляем по формуле:

/>

По этой формуле находим, принимая

/>0,9933

/>

/>

/>

/>

Полученное соотношение критических величин пролётов (/>/>) соответствует случаю № 2, пролеты /> и /> в этом случае фиктивные, физического смысла не имеют и находятся на пересечении прямой III — III с продолжением кривых I — III и II — III (см. рис.1) Для пролетов L расчет. < L 2 кр. исходным является режим I, а при L расчет. > L 2 крит. режим II, где L расчет. — длина пролета, по которому ведется расчет (задана по условию).

/>

Рисунок 1

1.5 Расчёт кривых провисания провода

1.5.1 Режим II. Горизонтальное натяжение нити:

/>даН.

Величина наибольшего провисания:

/>

Абсцисса, определяющая положение низшей точки:

/>

Из решения видно, что низшая точка кривой провисания лежит за пределами пролёта.

Стрела провисания

/>м

Конечная длина провода

/>

Первоначальная длина провода

/>

По выполненным расчётам строим кривую провисания провода

(рис.2).

/>

Рис.2

1.5.2 Режим I

Для режима I используем уравнение состояния провода

/>

где индекс m означает исходный режим, индекс n — исследуемый режим.

В нашем случае имеем:

/>

или

/>

После упрощения получим:

/>

откуда /> даН/мм2.

Дальнейший расчёт проводим аналогично расчёту режима II:

/>даН;

/>

/>;

/>;

/>;

/>

По полученным данным строим кривую провисания провода аналогично режиму I (см. рисунок 3).

/>

--PAGE_BREAK--

Рис.3

1.5.2 Режим III

Для режима III имеем:

/>

или

/>

После упрощения получим:

/>

откуда /> даН/мм2.

/>даН;

/>

/>;

/>;

/>;

/>

По полученным данным строим кривую провисания провода аналогично режиму III (см. рисунок 4).

/>

2. Расчёт опоры ЛЭП

2.1 Постановка задачи и исходные данные

Для расчётной схемы опоры ЛЭП необходимо:

определить интенсивность давления на ферму ветровой нагрузки (район по ветру I);

определить усилия в элементах плоской фермы;

подобрать из условия устойчивости безопасные размеры поперечного сечения отдельно для поясов и раскосов решётки в виде равнобокого уголка;

рассчитать опасный узел сварного и болтового соединений, выполнить эскизы этих узлов.

При расчёте принять:

допускаемые напряжения при растяжении и сжатии для прокатных профилей />даН/см2 (210 МПа);

допускаемые напряжения для сварных швов, болтов, заклёпок на срез />даН/см2 (130 МПа); на смятие /> даН/см2 (340 МПа);

сосредоточенный момент />

сосредоточенная сила Р = 1000 даН (0,01 МН);

параметр а = 2 м.

2.2 Расчёт ветровой нагрузки, действующей на опору

Определим величину расчётного скоростного напора:

/>даН/м2,

Где />даН/м2 –

скоростной напор ветра (VI район)

n = 1,3 — коэффициент перегрузки для высотных сооружений;

k =1 — поправочный коэффициент изменения скоростного напора, зависящий от высоты и типа местности (см. п.1.1).

Коэффициент лобового сопротивления для пространственной четырёхгранной фермы при направлении ветра на грань:

/>

где

Сх = 1,4 — аэродинамический коэффициент для плоской фермы;

m = 0,3 — коэффициент увеличения давления ветра на подветренную грань, зависящий от типа решётки.

Площадь проекции опоры на плоскость, перпендикулярную направлению ветра (рисунок 3):

/>,

где

/>м2 — площадь проекции прямоугольной части;

/>м2 — площадь проекции трапециевидной части;

/>-угол наклона боковой стороны трапеции к ветру.

При этих значениях получим:

/>м2.

Вычисляем давление ветра на опору:

/>даН,

где

b = 1,5 — коэффициент увеличения скоростного напора, учитывающий его динамичность и пульсацию;

/>поправочный коэффициент при действии ветра на ребро;

/>расчётная площадь проекции конструкции по наружному обмеру на плоскость, перпендикулярную направлению ветра; здесь /> коэффициент заполнения плоской фермы.

Интенсивность ветровой нагрузки

/>даН/м.

Принимаем qw = 131 даН/м.

2.3 Определение усилий в стержнях фермы

2.3.1 Определение узловой нагрузки

Интенсивность распределённой нагрузки разносим по узлам фермы. Усилие, приходящееся на одну панель, определяем по формуле:

/>тогда

/>

2.3.2 Вычисление реакций в опорах

Из условий равновесия:

/>

Рис.5

/>

Вычисление усилий в стержнях фермы

Для определения усилий в стержнях используем метод сечений и способ вырезания узлов.

/>

рис.7

сечение I — I (рис.7)

Условия равновесия:

/>

/>

рис.8

/>

рис.9

2) сечение 2 — 2 (рис.9)

Условия равновесия:

/>

/>

рис.10

/>

Рис.11

3) сечение 3 — 3 (рис.11)

Условия равновесия:

/>

/>

Рис.12

сечение 4 — 4 (рис.15)

/>

Рис.13

Условия равновесия:

/>

/>/>/>

/>/>

Рис.14

/>

рис.15

/>

/>

/>

/>

Сечение 5-5 (рис.18)

/>

Рис.16

Условия равновесия:

/>

/>

/>

/>

Рис.17

Рис.18

/>

Сечение 6-6 (рис. 20)

Условия равновесия:

/>

/>

/>

/>

/>

Рис. 19

Рис. 20

/>

/>

Рис.21

сечение 7-7 (рис.24)

/>

Рис.22

/>

Рис.23

Условия равновесия:

/>

По найденным значениям строим эпюры внутренних усилий в стержнях фермы (рис.25).

Рис.24

/>

рис.25

/>

2.4 Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы

Наибольшее сжимающее усилие в поясе />даН.

Безопасные размеры поперечного сечения равнобокого уголка находим из условия прочности при растяжении:

/>

Из условия устойчивости при сжатии имеем:

/>

принимая j0= 0,5 в первом приближении. Согласно ГОСТ 8509-57, по сортаменту выбираем равнобокий уголок 100´100´10, для которого F = 19,2 см2 и imin = 1,96 см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закреплёнными по концам:

/>

По справочной таблице для гибкости l = 103,6, используя линейную интерполяцию, находим:

/>

По сортаменту окончательно выбираем равнобокий уголок 100´100´10, для которого A = 19,2 см2 и imin = 1,98 см.

Аналогичным образом определяем необходимые размеры сечения для стержней решётки.

Из условия устойчивости при сжатии имеем:

/>

принимая j0= 0,5 в первом приближении.

Согласно ГОСТ 8509-93, по сортаменту выбираем равнобокий уголок 63´63´4, для которого F = 4,96 см2 и imin = 1,25 см.

Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закреплёнными по концам:

/>

Гибкость очень велика, поэтому выбираем равнобокий уголок 80´80´7, для которого F = 10,8 см2 и imin = 1,58 см.

Гибкость стержня

/>

Окончательно принимаем для раскосов уголок 80´80´7.